Sprøytestøping av flytende silikonkautsjuk (LSR) – prosess og designguide
Sprøytestøping av flytende silikonkautsjuk (LSR) — også kalt flytende injeksjonsstøping (LIM) — produserer termoset silikonelastomerdeler med en kombinasjon av egenskaper ingen termoplastisk elastomer kan matche: kontinuerlig drift fra −50 °C til +200 °C, biologisk inerthet, optisk klarhet i klare grader og elastisk gjenvinning med svært lav permanent kompresjonsdeformasjon. Nordmould behandler LSR-deler gjennom partneranlegg utstyrt med dedikert to-komponent LIM-injeksjonsutstyr og temperaturkontrollerte lukkede doseringsanlegg.
Hvilke egenskaper har sprøytestøpt LSR?
LSR er en platinakatalysert addisjonskur-silikon levert som en to-parts væske — Del A inneholder basispolymer og katalysator; Del B inneholder tverrbinder og hemmer. Når det injiseres i en oppvarmet form (160–220 °C), reagerer og tverrbinder de to delene på sekunder. Det termoset-nettverket som dannes er kjemisk stabilt og har egenskaper som i stor grad er uavhengige av prosessvariasjoner etter at kuren er fullført.
| Egenskap | LSR (Shore A 40–60 typisk) | Teststandard |
|---|---|---|
| Hardhet | Shore A 5–80 (gradsavhengig) | ISO 868 |
| Strekkstyrke | 6–12 MPa | ISO 37 |
| Bruddforlengelse | 300–600 % | ISO 37 |
| Rivstyrke | 15–40 kN/m | ISO 34-1 |
| Kompresjonsdeformasjon (22 t / 175 °C) | 5–20 % | ISO 815 |
| Kontinuerlig driftstemperatur | −50 °C til +200 °C | — |
| Korttidstemperatur | Opp til +250 °C | — |
| Tetthet | 1,10–1,25 g/cm³ | ISO 1183 |
| Dielektrisk styrke | 18–25 kV/mm | IEC 60243 |
| Varmeledningsevne (standard) | 0,2–0,3 W/m·K | ISO 8302 |
| Brennbarhet | UL 94 V-0 ved 1,5 mm (de fleste grader) | UL 94 |
| Formkrymping | 2,5–4,0 % | ISO 3302 |
| Biokompatibilitet (medisinske grader) | ISO 10993 / USP Class VI | — |
Kompresjonsdeformasjon — den permanente deformasjonen som gjenstår etter at en tetning komprimeres og frigjøres — er den avgjørende differensiatoren mellom LSR og TPE i langvarige tetningsapplikasjoner. LSRs tverrbundne termoset-nettverk gir kompresjonsdeformasjonsverdier på 5–20 % (testet ved 175 °C / 22 t per ISO 815), sammenlignet med 30–70 % for mange TPE-grader. En LSR-tetning som utsettes for år med temperatursvingninger og vedvarende kompresjon vil fortsette å gjenvinne seg og opprettholde tetningskraft; en TPE-tetning under samme belastning vil gradvis slappe av.
Hvor brukes LSR-sprøytestøping?
LSRs termiske rekkevidde, biokompatibilitet og tetningsytelse gjør det til den foretrukne elastomeren i de mest krevende bruksområdene.
Medisinsk utstyr og helsevesen: Åndedrettsmasker og ventilmembraner, smokker og narresmokker, peristaltiske pumpeslanger, wearable EKG- og blodsukkermonitor-hudgrensesnitt, kateterballonger og -spisser samt gripehåndtak for kirurgiske instrumenter. Medisinsk LSR overholder ISO 10993 og USP Class VI; Nordmould skaffer medisinske materialer for enheter som krever biokompatibilitetsdokumentasjon.
Bilindustri: Krank-ventilasjonsmembraner, oljekarterpackninger, injektortettinger, sensor-O-ringer og gjennomføringer, tennplugg-støvler og turboladerluftinntak — alle applikasjoner som krever tetningsytelse fra −40 °C til 200 °C+ i kontinuerlig drift.
Elektro og elektronikk: Tastaturknapper med integrerte taktile kupoldommer, LED-innkapsler (optisk klare grader), vanntette kontakttettinger, kabeloverstøping for utendørs og industrikabler samt termiske grensesnittplater.
Forbruksvarer: Wearable enhetsreimer og hudkontaktgrensesnitt, babyflaske-napper, tetninger og fleksible ledd for kjøkkenapparater, og grep på verktøy og sportsutstyr der både hudkompatibilitet og holdbarhet er nødvendig.
Industriell tetting: Pumpmembraner, ventilseter, synsglasspackninger og kjemikalibestandige O-ringer for næringsmiddelindustri, farmasøytisk og kjemisk industri.
Hva er prosessen for flytende injeksjonsstøping (LIM)?
LSR-sprøytestøping skiller seg fra termoplastisk sprøytestøping på to grunnleggende måter: materialet injiseres som en lavviskøs væske snarere enn en smelte, og det herdner ved kjemisk tverrbinding i en varm form snarere enn ved avkjøling i en kald. Disse to forskjellene driver alle nedstrøms prosessforskjeller.
Dosering og blanding: En to-komponent doseringsenhet pumper Del A og Del B fra forseglede tromler i et presist 1:1-forhold gjennom en statisk eller dynamisk mikser direkte inn i injeksjonssylinderen. Pigment, katalysator og spesielle tilsetningsstoffer injiseres direkte som tredje-strøms innganger. Den kalde sylinderen (holdt under 20 °C for å forhindre tidlig kuring) fylles med grundig blandet, uherdnet LSR.
Formtemperatur: 160–220 °C. Den varme formen tverrbinder LSR i hulrommet. Syklustid for en 2 mm veggseksjon er 15–60 sekunder avhengig av formtemperatur og LSR-formulering; tykkere tverrsnitt herder forholdsmessig lenger og dominerer syklusen for flerhulersverktøy.
Injeksjonstrykk: 5–25 MPa — langt lavere enn termoplastisk støping. LSR er en væske ved injeksjonstemperatur; den flyter med svært lav viskositet og fyller komplekse hulrom, underskjæringer og tynne seksjoner uten høyt injeksjonstrykk.
Kald innløper / ventilport: LSR-former bruker typisk kalde innløpersystemer holdt under 15 °C for å forhindre kuring i innløperen. Ventilporter åpner og lukker hydraulisk eller pneumatisk. Dette eliminerer innløperavfall — alt materiale i løpersystemet resirkuleres innen neste skuddssyklus.
Grader: LSRs lave viskositet og høye overflatespenning skaper risiko for tynne grader på dårlig tilpassede verktøyflater. Tett verktøytilpasning (< 5 µm delingslinjespalte) og kontrollert injeksjonstrykk holder gradene på akseptable nivåer. Fordi LSR er termoset, kan grader ikke males om — de må trimmes.
Uttak: Fullt herdet LSR er elastisk og sprekker ikke ved utstøting. Underskjæringer på 20–40 % er oppnåelige uten sideglidere, avhengig av delgeometri og Shore-hardhet. Denne designfriheten er en betydelig fordel over stive termoplaster.
Hvilke grader og varianter av LSR er tilgjengelige?
| LSR-grad / variant | Nøkkelegenskap | Typisk bruksområde |
|---|---|---|
| Standard LSR (Shore A 30–70) | Grunnleggende ytelse, −50 °C til +200 °C | Industrielle tetninger, bilpackninger |
| Medisinsk LSR | ISO 10993 / USP Class VI | Medisinsk utstyr, matkontakt |
| Optisk/klar LSR | >95 % lysgjennomgang ved 1 mm | LED-innkapsler, lysrør |
| Selvheftende LSR | Binder til PA, PC, PBT uten primer | Overstøpte termoplast-silikon-deler |
| Termisk ledende LSR | 0,8–5 W/m·K | Termiske grensesnittplater, effektelektronikk |
| Elektrisk ledende LSR | Volumresistivitet < 10 Ω·cm | EMC-skjermtettinger |
| Høy-rivstyrke LSR | Riv > 40 kN/m | Tynne membraner, membrantettinger |
| Høykonsistens (HCR) silikon | Kompresjons-/overføringsstøping | Lavvolum kompresjonsstøpte deler |
Hva er LSRs fordeler og begrensninger?
Fordeler:
- Bredeste kontinuerlige driftstemperaturrekkevidde av alle elastomerfamilier: −50 °C til +200 °C, med spesialgrader rangert til 230 °C
- Biologisk inert, hudsikker og autoklaverbar — platinakatalysert silikon har ingen av de ekstrakter-bekymringene forbundet med peroksydherdede systemer
- Kompresjonsdeformasjon 5–20 % ved 175 °C: langt bedre langsiktig tetningsretensjon enn TPE eller EPDM i temperatursvingningsapplikasjoner
- Dielektrisk styrke 18–25 kV/mm gjør det til et pålitelig isolasjonsmateriale i elektrisk og elektronisk tetting
- Optisk klare grader (>95 % lysgjennomgang ved 1 mm) muliggjør LED-innkapsling og lysrør-overstøping
- Kaldt innløper LIM-system resirkulerer alt uherdnet løpermateriale, så avfall er i prinsippet null i jevn produksjon
Begrensninger:
- Verktøykostnad er høyere enn for tilsvarende termoplastformer — delingsflatepassning må være innen 5 µm for å kontrollere grader i en lavviskøs væske
- Termoset: herdede grader og skrap kan ikke males om eller gjenbrukes; alt avfall er permanent
- Strekkstyrke 6–12 MPa — langt under ingeniørplaster; LSR bærer laster over tetninger og membraner, ikke strukturelle elementer
- Standard LSR hefter ikke selv på de fleste substrater; overstøping på termoplaster krever primer eller selvheftende LSR-grader
- Enhetsmaterialkostnad er høyere enn EPDM, NBR eller standard TPE for applikasjoner som ikke trenger LSRs ytelsesomfang
Når bør du velge LSR fremfor TPE eller fast kautsjuk?
LSR vs. TPE: LSR er det riktige valget når kontinuerlig drift over 120 °C, kompresjonsdeformasjon under 20 % over en flerårig levetid, medisinsk biokompatibilitet eller optisk klarhet er harde krav. TPE er mer kostnadseffektivt for tetnings- og overstøpingsapplikasjoner ved romtemperatur som ikke trenger LSRs termiske eller biologiske ytelse.
LSR vs. EPDM / NBR fast kautsjuk: LIM gir tettere dimensjonstoleranse og langt mer konsistent del-til-del geometri enn kompresjonsstøping — derfor har LSR fortrengt kompresjonsstøpt EPDM i presisjonsbil- og medisinske applikasjoner. EPDM og NBR er egnet når lavest mulig kostnad per tetning er kriteriet og dimensjonskonsistens ikke er kritisk.
LSR vs. fast silikon (HCR): LSR er riktig for høye volumer som krever automatisering, korte syklustider og gradesfrie deler. HCR gir mening for lavvolum, store tverrsnittsdeler eller spesialkompoundformuleringer med etablerte kvalifikasjonshistorier i regulerte industrier.
Resirkulering og bærekraft
LSR er termoset — det kan ikke smeltes og støpes på nytt etter kuring. Produksjonsgrader, oppstartsrensing og ikke-spesifikasjonspartier kan ikke resirkuleres mekanisk. Kjemiske resirkuleringsveier for å gjenvinne silikonkjeder finnes, men er ikke allment tilgjengelige i industriell skala. Den kalde innløper LIM-prosessen minimerer avfall ved kilden: kun hulroms-fyllvolumet herdner; løpermateriale forblir flytende og inngår i neste skudd.
Når det gjelder levetid, overlever LSR-komponenter ofte sammenstillingene de er installert i. Statiske tetninger i bil- og industriell drift når regelmessig 15–20 år uten utskifting, noe som forbedrer det helhetlige systemets miljøregnskap sammenlignet med lavere holdbarhetselastomerer som krever periodisk utskifting.
Ofte stilte spørsmål
Hva er sprøytestøping av flytende silikonkautsjuk (LSR)?
LSR-sprøytestøping — også kalt flytende injeksjonsstøping (LIM) — er en termoset-prosess der to-komponent platinakatalysert silikon doseres, blandes og injiseres i en oppvarmet stålform, der det tverrbindes til en permanent elastisk, varmestabil elastomer. Nordmould behandler LSR gjennom spesialistpartnere utstyrt med dedikert LIM-maskineri.
Hvilken driftstemperaturrekkevidde dekker LSR?
Standard LSR-grader opererer fra −50 °C til +200 °C kontinuerlig, med korttidstopper opp til 250 °C. Spesialgrader for høy temperatur forlenger kontinuerlig driftsgrense til 230 °C eller høyere. Dette termiske området gjør LSR til standardmaterialet for tetninger, pakninger og fleksible komponenter i motorrom, industri og medisinske høytemperaturmiljøer.
Egner LSR seg for medisinsk utstyr?
Ja. Medisinsk LSR (ISO 10993 / USP Class VI) er et standardmateriale for åndedrettsmasker, hudbærende wearable-komponenter, kateterspiss, babytilbehør og implantater. Platinakatalysert silikon gir ingen bekymringer knyttet til ekstrakter fra peroksidresters. Nordmould kan spesifisere og skaffe medisinsk LSR for enheter som krever biokompatibilitetsdokumentasjon.
Hvordan skiller LSR seg fra sprøytestøping av fast silikonkautsjuk?
LSR er et flytende to-komponent system som injiseres under trykk i en lukket, oppvarmet form — syklustider er 15–60 sekunder, grader er minimale og automatisering er enkel. Fast silikon (HCR — høykonsistenskautsjuk) valses og kompresjons- eller overføringsstøpes, noe som gir langsommere sykluser, mer gradearbeid og manuell håndtering. LSR foretrekkes for høyvolum, tette toleranser eller automatisert monteringsproduksjon.
Kan LSR overstøpes på termoplast?
Ja. LSR binder til mange termoplaster — PA, PC, PBT, PEEK og PPS — ved bruk av enten heftpromotorer eller spesialformulerte selvheftende LSR-grader som binder under støpesyklusen uten primer. Overstøpte LSR-termoplastdeler kombinerer stivheten til den strukturelle substraten med tetnings-, grep- eller komfortfunksjonen til silikonen.
Hvilke toleranser kan LSR-sprøytestøping holde?
LSR-termosets tverrbinding under støping gir svært konsistente endelige dimensjoner. Typiske kommersielle toleranser er ±0,1–0,2 mm på kritiske dimensjoner; tettere toleranser er oppnåelige med presist verktøy og prosesskontroll. LSR krymper 2,5–4,0 % ved avkjøling fra formen — dette kompenseres fullt ut i verktøydesignet. Nordmould designer LSR-verktøy med gradsspesifikk krympekompensasjon.
Hva er minimumsordremengden for LSR-sprøytestøping hos Nordmould?
Nordmould behandler LSR fra minimum 100 stykk, i tråd med sin standard lavvolumtilnærming. Verktøy for LSR starter typisk fra €3 000 for enkle etthulers former. Flerhulersverktøy for større volumer tilbys på forespørsel.
Hvilken hardhetsrekkevidde finnes i LSR-grader?
LSR er tilgjengelig fra Shore A 5 (ultrasmyk, gelaktig) til Shore A 80 (fast elastomer). Det mest brukte området er Shore A 30–70. Hardhet styres av silikonformuleringen, ikke av prosessparametere, så konsistent hardhet er iboende i gradvalget og avhenger ikke av støpeparameterkontroll.
Send din LSR-komponentdesign for en gratis DFM-gjennomgang — grad, hardhet, verktøykonsept og et skriftlig tilbud returneres innen én virkedag.